Les nanotubes de carbone sont minuscules. Ils peuvent être cent mille fois plus petits que la largeur d'un cheveu humain. Mais ils ont un énorme potentiel.

Les produits fabriqués à l'aide de nanotubes de carbone comprennent les barres d'armature pour le béton, les articles de sport, les éoliennes et les batteries au lithium, entre autres.

Les utilisations potentielles des nanotubes de carbone pourraient s'étendre à divers domaines, tels que l'agriculture, la biomédecine et les sciences spatiales.

Mais à mesure que nous utilisons plus de nanotubes de carbone pour fabriquer des objets, nous augmentons également les chances que ces nanotubes pénètrent dans différents environnements et écosystèmes.

"Il est donc important de comprendre comment les nanotubes de carbone se comportent dans ces environnements", explique Yu Yang, membre de la Soil Science Society of America.

Dans une nouvelle étude, Yang et ses collègues décrivent un moyen de mesurer les niveaux d'un type spécifique de nanotubes de carbone dans les tissus végétaux. Leurs recherches ont récemment été publiées dans Journal de la qualité de l'environnement.

Les nanotubes de carbone pourraient se retrouver dans les champs agricoles et les produits alimentaires. Là, ils peuvent constituer une menace pour la santé humaine et environnementale.

"Savoir comment mesurer les nanotubes de carbone dans l'environnement est crucial pour comprendre leur devenir et leurs effets dans l'environnement", déclare Yang.

Pour imiter les nanotubes dans l'environnement, Yang et ses collègues ont cultivé de la laitue hydroponique en présence de nanotubes de carbone. Ensuite, ils ont analysé les feuilles de laitue à la recherche de traces de nanotubes de carbone.

Yang a découvert que cette méthode pouvait détecter de petites quantités de nanotubes de carbone dans les feuilles, les tiges et les racines des plants de laitue.

"Nous avons développé une méthode pour résoudre le problème difficile de la quantification des nanomatériaux de carbone dans l'environnement", déclare Yang. "Ces découvertes peuvent aider à guider l'application durable des nanotubes de carbone dans les environnements naturels."

Le défi de la mesure des nanotubes de carbone dans l'environnement est qu'ils sont faits de carbone. Tous les êtres vivants sur Terre - y compris les humains et les plantes - ont du carbone comme élément de construction clé.

La tâche à laquelle Yang et ses collègues étaient confrontés consistait à faire la distinction entre le carbone dans la matière vivante et le carbone dans les nanotubes de carbone.

Une seule couche d'atomes de carbone disposés en nid d'abeilles est appelée graphène. Un nanotube de carbone est une feuille de graphène enroulée dans un petit cylindre.

Les nanotubes de carbone constitués d'une seule feuille de graphène sont appelés nanotubes à paroi unique. La superposition de plusieurs tubes dans d'autres donne des nanotubes de carbone à parois multiples.

Les scientifiques peuvent ajouter différentes molécules aux nanotubes de carbone. L'ajout de ces molécules peut modifier leurs caractéristiques. Ils pourraient se dissoudre plus facilement dans des solvants, par exemple.

"Les nanotubes de carbone avec des molécules ajoutées pourraient être utilisés dans la fabrication de nanocomposites, la biomédecine et les sondes chimiques ou biologiques", explique Yang.

Dans des recherches antérieures, le groupe de Yang a quantifié les nanotubes de carbone à parois multiples dans les plantes. Mais personne n'avait mesuré si ce type de nanotubes de carbone avec une molécule spécifique ajoutée pénétrait dans les plantes.

Les chercheurs ont utilisé une technique appelée analyse thermique programmée. Dans cette approche, les matériaux sont chauffés de manière contrôlée dans différents environnements - disons plus ou moins d'oxygène, par exemple.

La façon dont différents matériaux réagissent lorsqu'ils sont chauffés dans différents environnements peut fournir de grands indices sur ces matériaux.

Yang et ses collègues ont découvert qu'ils pouvaient utiliser une analyse thermique programmée pour détecter le carbone dans les nanotubes. Grâce à ces données, ils pourraient également distinguer le carbone des nanotubes de carbone du carbone des plantes.

Il s'agit de la première étude à mesurer les niveaux de ce type de nanotubes de carbone dans les plantes en utilisant l'analyse thermique. "C'est crucial pour comprendre le devenir des nanotubes de carbone dans l'environnement et estimer l'exposition humaine potentielle", déclare Yang.

Yang travaille maintenant sur la détection de quantités encore plus petites de nanotubes de carbone dans l'environnement.

"Nous voulons également essayer de mesurer les nanotubes de carbone avec différentes molécules ajoutées", explique Yang. Il prévoit également d'étendre le matériel de test au-delà des plants de laitue. "Nous voulons tester cette approche dans différents environnements."

En fin de compte, l'objectif est de faire progresser l'application des nanotubes de carbone. "Être capable de mesurer avec précision les nanotubes de carbone dans l'environnement peut favoriser leur utilisation durable", déclare Yang.

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Yu Yang est chercheur à l'Université du Nevada-Reno. Ce travail a été soutenu par la National Science Foundation.

Source : https://bioengineer.org/measuring-carbon-nanotubes-taken-up-by-plants/